用霍尔开关设计的污水液位控制器

1、三 江 学 院本科毕业毕业设计（论文）指导教师 钱仰德 职称 高级工程师 指导教师工作单位 外聘（南京工程学院退休） 起讫日期 2013年12月21日-2014年5月3日摘 要本设计的主要内容包括：液位控制系统结构的选择与设计；磁性浮球的装置设计；外部控制电路的设计与实践；HAL248霍尔开关传感器的选择；电气设备选择（三极管、继电器、电阻）；根据电气设计应满足可靠性、灵活性、实用性、经济性的要求。本设计有外接控制电路，传感器模块采用篓式磁性浮球。本次设计实用性强，能够很好的运用到生产活动中。关键词：液位控制系统结构；控制电路；霍尔开关传感器ABSTRACTThe design of the

2、main internal should include: selection and design of liquid level control system structure; design device of magnetic floating ball; the choice and design of external control circuit; HAL248 Holzer switch sensor selection;electrical equipment selection (triode, relays, resistors; according to the e

3、lectrical design should meet the reliability, flexibility, practicality, economy the requirements of. The design of external control circuit using PCB circuit, sensor module using basket type magnetic floating ball. The design is focus on the use of equipment, strong practicability, can be applied t

4、o life and production activities.Key words：Liquid level control system; control circuit; Holzer switch sensor目 录前 言 . . 1第一章 毕业设计概述 . 21.1毕业设计题目及背景 . 21.2毕业设计目的 . 21.3毕业设计内容 . 3第二章 常用的几种液位计及其比较 . 42.1超声波液位计 . 42.2投入式液位计 . 52.3优缺点对比 . 6第三章 霍尔传感器件 . 83.1霍尔器件发展及现状 . 83.2霍尔器件的分类 . 83.3. 霍尔开关. 93.4霍尔效应及其

5、应用 . 103.5关于HAL248的介绍 . 11第四章 霍尔液位开关系统整体结构 . 134.1设计基本要求 . 134.2设计原则 . 134.3结构设计绘图 . 13第五章 外部电路控制系统 . 145.1基于AutoCAD 的外部电路控制系统设计与实践 . 145.2电路的工作原理 . 145.3实验结果及其分析 . 15结束语 . . 18致 谢 . . 19 参考文献：. . 20前 言随着经济的快速发展，科学技术在各行各业的社会进步和发展是在不断的发展，尤其是各种高、新技术的应用，尖锐的，好的，这取决于各种电子元器件。敏感元件和传感器是人类本质的信息触角检测，它可以使人们需要各

6、种力量的信息转化为电能，为人们认识和控制条件和相应的对象的基础上。现在，随着现代信息技术是传感器技术的三大支柱，已成为人们在高新技术发展第二十一世纪的一个制高点。传感器类型和多样性原则，以及各种各样的。自1879以来，当美国物理学家埃德温赫伯特Hall 发现，因为霍尔效应，基于霍尔传感器已被开发成多种产品的磁传感器的家庭，已被广泛地应用于工业控制的各个领域。在最近几年，霍尔传感器产业的变化逐渐长大，也充满了活力。霍尔传感器具有许多优点，其坚固的结构，体积小，重量轻，寿命长，安装方便，低功耗，高频率（1 MHz），抗振动，不怕灰尘，油脂，水分，和盐雾污染或腐蚀。高精度和良好的线性度线性霍尔传感器

7、；霍尔开关传感器非接触，无磨损，输出波形清晰，无震动，无反弹，重复精度高（可达到微米级）。获得各种补偿和保护措施的可工作温度范围宽的霍尔器件，可到55 150，所以使用霍尔开关电路设计水位控制器具有重要意义。既然选定采用霍尔开关来实现污水液位的智能控制，我就开始从头考虑，从细节上去考虑该如何实现这个目标。在本论文中，我将给大家详细描述此次课题的实施的详细过程。从接触选题，到最后完成。我首先要明确毕业设计的主旨和设计的实施方针。设计初期，我查阅资料了解霍尔元器件的相关资料，了解它的发展以及在如今社会中起到的重大作用，现在如果将霍尔器件很好的运用的生产生活中的，对于社会的进步是具有着重大意义的。既

8、然选择了用霍尔开关电路实现液位控制，我查阅资料找到以往用的一些液位控制器，通过把他们的特点，应用以及优缺点逐一进行比较，来进一步论述为什么选用霍尔开关电路液位控制器以及它的好处。论述完毕，设计整体控制电路，验证可行性，之后完成设计的硬件。在完成硬件的基础上，加以10000以上的论文来详细描述。以上是本次设计论文的简要概述。第一章 毕业设计概述1.1毕业设计题目及背景毕业设计题目：用霍尔开关电路设计的污水液位控制器背景介绍：随着经济的不断发张，人民生活水平的不断提高，给环境带来了很大的影响。近年来，世界上多个国家出现缺水，水污染严重等问题。当中，水污染尤为严重，不管是在城市还是农村都普遍存在水质

9、方面的问题。水污染严重，是有很多因素一起导致，比如人们垃圾把垃圾扔到河流中，有的工厂直接将工业废水排放到河流中，还有就是排污不及时等，日积月累，污水处理已经成为了一个比较严重棘手的问题。本次课题设计的题目为用霍尔开关电路设计的污水液位控制器，将运用霍尔型芯片设计出一种智能，稳定，可靠，方便的一种用于污水排泄的液位控制器。1.2毕业设计目的 本课题设计在实际应用中，还应考虑可靠性，经济，等电子元器件的选择问题的设计要求。本课题的设计涉及到集成电路的应用原则，智能电器及应用，大学物理，电力系统继电保护等课程的相关内容。本设计的课题是针对水位控制设计，在设计之初，本设计的内容做整体学习和记录，本设计

10、按以下步骤：第一：根据工作环境的特点，选择了系统的总体结构和设计。第二：外部集成电路的设计，并结合实际设计电路图选择合适的电气元件。 第三：控制电路和传感器电路准备连接，最后检查，实践。了解整个设计的目的，内容和基本要求进行数据的设计。主要通过访问数据的准备（包括网上查询）文学和参与两个通道的生产实践。本设计充分吸收专业理论知识，考虑他们的毕业设计的课题方向，有一个目的，在有计划地参考选题方向相关的文献，特别是在生产实践中有意识地收集生产工艺和新技术，新设备，新的信息的改革成果的应用，这是收集的毕业设计数据是最重要的途径。选题之后，应该有更多的有针对性的咨询一些信息，并组织所有收集到的信息。并

11、对其进行改进，为一个完整的设计，文本和图纸。文本的细节使内容丰富，并绘制一目了然。最后由于水平有限，设计师，以及电子技术发展掌握不够，并引进电子技术和产品，我们的设备技术标准和电力设计规范仍在不断提高和完善，从而避免设计不足的困难，希望老师给的意见，使设计更加完美。本设计是对水位控制设计，参与和集成电路的应用设计原则，智能电器及应用，大学物理，电力系统继电保护等学到的课程和相关的内容。通过设计培养学生综合运用知识分析，解决专业的工程技术问题的能力；培养学生的自学能力；包括：研究，数据收集（包括文献检索）；方案比较，规划和技术方案的实施；理论分析，设计与计算；写学术论文或设计规范的能力，等等。以

12、上是这些在培养自己的能力，运用知识解决实际问题和创新精神的设计理论知识和更多的体现，加强工程的概念设计过程，主要是基于基础理论和专业知识的应用，对分析的新理论与新技术解决实际问题的大胆使用，为了更好地适应工作的需要。1.3毕业设计内容研究用非接触式的霍耳开关电路设计一种较为可靠的污水液位控制器。要求：能够准确的控制污水液位以启动水泵达到顺利排污的目的。当中传感器开关在粘性污水中要求动作灵活，可靠。由于是污水里面杂质太多，各种污渍垃圾都有可能缠绕开关，从而导致开关灵敏度降低，进而导致探测器失准，无法达到排污的目的。为了成功解决这一难题，此次设计采用外置竹篓型霍尔浮球液位传感器。以下为毕业设计内容

13、：1，进行霍尔开关液位控制初步设计；2，完成任务书中的全部内容；3，绘制电路图，设计整体装置框架结构；4，毕业设计说明书按统一格式打印装订成册；5，毕业设计论文在10000以上，流畅简洁的语言，图形绘制符合国家标准；6，完成与设计有关的英文资料翻译；第二章 常用的几种液位计及其比较2.1超声波液位计范围：液位深度范围是0到50米，各种可选的，适用于各种腐蚀性，化学，精度高，远程传输信号，PLC 监控系统。超声波液位计的工作原理是由超声波换能器（探头）高频率的脉冲波满足水平（材料）的表面上被反射回的回声被转换为电信号的传感器所接收到的。声波时差和声波的对象是直接正比于表面的距离。和声音传输距离的

14、声速和声波传输时间T c说的关系可用公式：S = C * T2。发射超声波探头部分，然后由液体表面反射，传感器部分再次收到，探讨液体的表面上（内容）是距离和超声波通过时间比例：hb = CT2 即距离 m = 时间×声速/2 m声速的温度补偿公式：环境声速= 331.5 + 0.6×温度1 环境温度 : -10 +60（低温情况需特殊说明）2 表壳保护等级 :适用于户外安装3 适用测量的介质 : 适用于大部分液体及粉状和颗粒状固体，弱酸，弱碱，强碱，低于40%的强酸。4 容器压力 : 0.73 bar5 在下面的任何一种情况，要注意： 有泡沫的液体/固体 周围有强电压，强电

15、流，强电磁干扰，尽量避免高电压，高电流及强电磁干扰 大风和太阳直晒 强震动超声波液位计是利用微处理器的数字水准仪的控制。在脉冲超声波由传感器测量（传感器），声波反射的物体表面的相同的传感器接收后，转换成电信号。通过声波之间发送和接收时间来计算传感器对象的距离进行测试。由于采用非接触测量，几乎无限的被测介质，可广泛用于各种液体和固体材料的高度测量。强大的抗干扰性能。可任意设置输出和在线上下, 和现场, 根据模拟量和开关可选择的输出,RS485接口相关设施, 方便。防水壳聚丙烯。外壳很小, 非常强大, 具有优良的耐化学性, 无机化合物, 不管酸, 碱, 盐溶液, 除了强氧化性材料, 没有被破坏的可

16、能性, 几乎所有溶剂不溶性在室温下, 正常的烷烃、醇、碳氢化合物、酚类、醛类、酮类可以使用, 等等。重量轻 ,没有污染介质。无毒, 可用于制药、食品工业设备安装、维修方便、测量。1、测量流量、液位、低表压、真空和比重2、两线制最大量程可达30m3、四线制最大量程可达40m4、最小分辨率1mm5、LCD/LED大显示屏6、智能信号处理技术7、配有高低位双继电器8、全塑料防腐外壳） 9，专利的换能器结构（小量程物位计法兰安装时，对法兰接管长度无要求） 10，简单的按钮来设置参数11、灵活的安装方式12、交流或直流供电形式可选2.2投入式液位计基于实测静压原理的比例的液体高度投入式液位计，对扩散硅传

17、感器敏感或陶瓷电容压力传感器采用先进的分离，静压力转换成电信号，温度补偿和线性校正后，转换成标准电信号（一般为4 20毫安/1 5伏）的一种测量液位传感器的压力，并可以被称为“静态的压力表，液位变送器，液位传感器，液位传感器”。投入式液位计是基于所测液体静压与该液体高度成正比的原理，采用扩散硅或陶瓷敏感元件的压阻效应，静压转成电信号。经过温度补偿和线性校正，转换成4-20mADC 标准电流信号输出。SC-500系列投入式静压液位变送器的传感器部分可直接投入到液体中，变送器部分可用法兰或支架固定，安装使用极为方便。两线制输入式液位计包括一个内置的毛特别导气电缆，一个压接头和探测器软管。投入式液位

18、计的探头结构是不锈钢管芯，有隔膜的底部，由带孔的塑料外壳。水平测量实际上是对测深静与实际大气压力的差值，然后由陶瓷传感器连接到不锈钢薄膜和电子元件与4 20 mA输出信号取代结构。静态投入式液位变送器液位计（输入）是适用于石油化工，冶金，电力，制药，给排水，环境保护系统和工业等各种介质的液位测量。精巧的结构，调整简单，安装灵活方便，为用户提供了方便的使用。4 20毫安，0 5 V，根据需要选择0 10 Ma 和由用户输出标准信号。投入式液位计不锈钢传感器的电缆延伸聚氨酯外壳材料，投入式液位计是一个重锚定传感器，投入式液位计用于波动或急流液体环境。（1）良好的稳定性和高精度（2）能够仔细测量了介

19、质，安装和使用非常方便的。（3）固态结构，高可靠性，没有运动部件，使用寿命长，从水与油在高精度测量大粘度、糊不能仔细测量了培养基泡沫，沉积，影响of the电气性能（4）宽范围温度补偿。（5）与电源保护和过载电流反向极限保护。2.3优缺点对比根据上文可知，超声波液位计、投入式液位计、霍尔开关液位计都有着各自的优缺点，分别能在各个不同的领域有着很大的应用。超声波液位计从性能、应用等上面有着显著的特点，但是由于其价格比较昂贵，再加上由于此次设计将应用在污水排污中，污水中很有可能带有高度很高的漂浮物等其他能干扰超声波工作的杂质，所以此次试验不采用超声波液位计。投入式液位计的有点也很多其稳定性好，精度

20、高。它是直接投入到被测介质中，安装方便使用也方便。相反之下在此次设计中它的优点变成缺点，投入式液位计是固态定固的，它没有可动部件，假设将其应用在此次设计，污水中的杂草等杂物日积月累会将其覆盖甚至可能损坏水中的探头它的固态定固的也可能被损坏，会严重引响到工作的稳定性、可靠性。因此，也不采用投入式液位计。相比前面两中液位计，霍尔开关液位计的优点就凸显出来了，霍尔开关液位计，传感部位不需要与被测物体接触，这保证了它的工作的稳定性、可靠性。还有霍尔开关液位计的整体电路简单，位于污水中的磁性浮球因外部有防杂篓保证了它的动作可靠，同比之下3种液位计里，霍尔开关液位计的成本也是最低的。综上所述，此次设计采用

21、了霍尔开关液位计。第三章 霍尔传感器件3.1霍尔器件发展及现状在第二十一世纪，是人类信息全面进入数字时代。随着人类检测区域和空间的扩展，使人们获取外界信息采集技术的依赖性更大。敏感元件和传感器是人类本质的信息触角检测，这可能是人们需要的各种功率信息转化为电能，为人们认识和控制条件和相应的对象的基础上。现在，随着现代信息技术是传感器技术，三大支柱。在最近几年，霍尔传感器产业的变化逐渐长大，也充满了活力。霍尔传感器具有许多优点，他们的结构坚固，体积小，重量轻，寿命长，安装方便，低功耗，高频率（1 MHz），抗振动，不怕尘，油脂，水分，和盐雾污染或腐蚀。高精度和良好的线性度线性霍尔传感器，霍尔开关传

22、感器的非接触，无磨损，输出波形清晰，无震动，无反弹，重复精度高（可达到微米级）。通过各种补偿和保护措施的可以使工作温度变得很宽范围宽的霍尔器件，可高达-55-150。基于霍尔传感器产业分在上述的优点：直接和间接应用。前者是直接由物体本身的磁场或磁性能的检测，是一种最具特色的就是霍尔电流，电压传感器/变送器，他们已成为当今在电子测量领域的应用是一个重要的元器件前，新一代工业用传感器测量电压的控制，是一种新型的高性能的电气隔离测试组件类型，广泛应用于电力，电子，交流变频调速，变频装置，电子测量技术和开关电源，和许多其他领域，发电和输变电设备，电气传动，数控机床等工业产品，它正逐步取代传统的变压器和

23、分流器，具有精度高，线性好，频带宽，响应速度快，过载能力强，无能量损失等优点。后者是对测试对象的磁场检测被设置，使用该字段被测试信息的载体，通过它，许会没有电，磁参数，如力，扭矩，压力，应力，位移，速度，位置，加速度，角，角速度和转速，转速和工作状态的改变，如时间，变成了检测和控制的电力。在霍尔传感器产业基地为不断出现的弹簧领域从事生产，才能抓住更多的白热化的竞争。霍尔传感器在智能化，一体化的国际产业的发展，并逐步进入我国市场，事实上，在密集的许多地区，到处都是。这些大公司的产品有很大的竞争力，为国内的霍尔传感器无疑是一个强有力的冲击。国内的霍尔传感器行业中立于不败之地，除了国外先进技术进行了

24、较深入的研究，更要学习别人的管理水平，这是国内每个传感器生厂家常见的缺点。在霍尔传感器产业快速发展的同时，也提出了霍尔传感器本身发展的迫切需求。和一些比较成熟的霍尔传感器应用的发展，逐渐出现在长期自身存在的局限性。为了充分发挥各自的优势，突破极限，拓展发展空间，必须开发新的材料，新的效果，新产品的发明，霍尔传感器产业迈向一个新的发展高峰，是时代的历史使命已经给我们！3.2霍尔器件的分类根据霍尔元件功能可分为：霍尔开关和线性元件的模拟到数字输出。根据他们的应用程序的测试对象的性质可分为：直接和间接应用。前者是直接检测对象本身的磁场或磁性能的检测，后者是对测试对象的磁场检测被设置，使用该字段被测试

25、的信息载体，通过它，不会带电，磁参数，如力，扭矩，压力，应力，位移，速度，位置，加速度，角，角速度，转速，转速和时间的变化，等的工作状态，为检测和控制电。3.3. 霍尔开关根据霍尔开关的感应方式可将它们分为：单极性霍尔开关、双极性霍尔开关、全极性霍尔开关。开关型霍尔传感器的单一极性的方法：附近有一个磁极的磁场，输出电压（低电平）或低电位信号，磁极离开它潜在的高输出电压（高）或开放的信号，但请注意，单极性霍尔开关将指定一个磁感应是有效的，通用的感应磁南极是积极的，北极是消极的。双极霍尔开关传感器的方式：因为磁场有两个N ，(S正的或负的），所以两个极控双极霍尔开关（高、低电平），它通常有锁的功能

26、，也就是说，磁极离开后，霍尔器件输出信号不改变，直到另一个磁极靠近。此外，双极霍尔开关器件的初始输出是随机的，可能是高电平，也可能是低电平的。全极性霍尔开关的感应方式：以类似的方式与单极性霍尔开关传感器，所不同的是，单极性霍尔开关将指定一个磁极，而全极性霍尔开关不会指定一个特定的磁极，只要有磁极靠近就输出低电平信号，反之就是输出高电平信号。线性霍尔元件是一种信号的模拟输出磁传感器，输出电压变化决定于输入磁场线密度的线性变化。线性霍尔传感器电路的输出电压可以准确跟踪磁通密度的变化。在静态（在没有磁场），在理论上，输出的工作电压和电源电压的一半(工作温度范围内）。增加南极磁场将增加来自其静态电压的

27、电压。相反，增加北极磁场将增加来自其静态电压的电压。这些组件可以测量电流的角度，磁通量。3.4霍尔效应及其应用由洛伦兹力在不同的方向和聚集在不同的方向，在一起的电子和空穴之间可以产生电场，电场强度和洛伦兹力平衡，不吸合在一起，电场会使随后的电子和空穴电场力和平衡的能量场的作用下，洛伦兹力的创造，不使电子和空穴可以通过后来的移民，这被称为霍尔效应。内部产生的电压称为霍尔电压，如下图3-1假设一个矩形导体，a ，b ，d 分别的长度，磁场垂直ab 平面。电流通过ad ，I= nqv （ad ），n 为电荷密度。VH 为霍尔电压，霍尔电压方向的电场为VH / a，磁场强度为B 。 图3-1 霍尔效应

28、示意图洛伦兹力f=qE+qvB/c(Gauss 单位制E= - vB/cRH= UH/I =EW/jW= E/jj = q n vRH=-vB/c /(qn v=- B/(qncUH=RH I= -B I /(q n c霍尔效应是在应用技术尤为重要。霍尔发现当磁场中的导体（B ）（D ）施加一个电压（IV ），垂直于所施加的电压的方向的磁场的方向，所以在与磁场垂直的方向的垂直方向施加电流又会产生另一个电压，人们将电压称为霍尔电压，这种现象称为霍尔效应。假设在一条路上，原来电子是均匀分布在路面，向前移动。当一个磁场，他们可能会被推走，在路的右边。它（导体）路的两边，可以产生电压差。这就是所谓的“

29、霍尔效应”。根据由霍尔效应，霍尔器件是用磁场作为工作介质，对数字电压的形式输出变换物体的运动参数，使它有传感器和开关的功能。到目前为止，已广泛应用于现代汽车霍尔器件有：对信号传感器的经销商，在ABS 系统的速度传感器，汽车车速里程表，液体量检测装置，各类用电负荷电流工作状态检测和故障诊断，发动机转速和曲轴转角传感器，各种开关，等。通过测量磁场变化的霍尔器件，为电信号输出，可用于监视和测量汽车部件运行参数的变化。例如位置，位移，角度，角速度，旋转速度等，这些变量可以是二次变换；能够测量压力，质量，水平，流速流，等，霍尔器件的输出接口直接与电子控制单元，可实现自动检测。今天的霍尔器件可以承受一定的

30、振动，零下40摄氏度至150摄氏度为零的范围内的工作，所有的密封水和油污染，完全能够适应汽车恶劣的工作环境。3.5关于HAL248的介绍CMOS 电路采用高灵敏度微型电源开关HAL248。它是一个稳定的温度，耐压力，霍尔开关传感器装置，切割补偿电路和嵌入式（稳定斩波电路），可以实现动态脉冲偏移，减少霍尔器件通常由温度或压力造成的偏见或脉冲电压，提高芯片工作的稳定性。采用CMOS 集成电路技术，稳定可靠，低功耗，极性开关量输出，低至2.5 V的工作点，灵敏度高，体积小的特点。运算放大器单元，稳定，斩波稳定，施密特触发电路，短路保护。先进的CMOS 工艺，配合低电压要求；所有极磁场感应；低输入偏差

31、和最小的包装体积。有SON-4、SSON-4、USSON-4、DFN1616-3、TSOT23-3、SIP-3和DFN2020-3七封装。七种类型装格式大大扩展顾客选择空间，优化客户的解决方案。它通过第三方认证，无铅，绿色标准要求。 图3-2 HAL248的典型应用电路HAL248功能描述：微功耗。45 ms 的周期，以45s 内时序电路激活传感器，剩下的为芯片休眠休息。在“唤醒”的传感器采样时间稳定，并在时钟的下降沿锁存。“睡眠”的芯片时，输出被锁上的采样状态，电源的输出电流的状态的影响, 见下图3-3。 图3-3 采样电流输出影响电路图HAL248采用斩波稳定技术：霍尔器件可以被看作是一个

32、类似于惠斯通电桥电阻组合电路，大部分的偏移电压是由于不匹配的电阻产生的.HAL248采用稳定的斩波电路，高频率的使用内部时钟来减少由于温度和物理的偏见或脉冲电压引起的应力。外加磁场时，通过改变方向，通过霍尔电流平面可以消除其他一些影响因素。这个信号将被捕获和采样保持电路使用低偏移双极电路为进一步的信号处理。工艺生产装置具有霍尔极稳定的输出电压，而不受温度和身体的压力。因此，相对高的采样频率的使用可以提高信号的处理能力。 HAL248的工作：当磁场强度大于工作点Bops （或小于Bopn ）时，HAL248输出为低电平（输出开启）；输出开启后，输出电流下降至1mA ，输出电压表示为Vout(on

33、。当磁场强度小于释放点Brps （或大于Brpn 时，HAL248输出为高电平（输出关闭）。磁场工作点和释放点确定了器件的磁滞区间(Bhys，即使在有机械振动和电噪声的情况下，也能转换输出。重要的是HAL248具有双极性的传感技术，无论是南极还是北极靠近，都能使其工作，设计中的浮球在污水中难以保持以固定磁极靠近传感芯片，因此此次设计采用HAL 是最理想的。根据电路实行课题接线，其中主要的逻辑关系，各个器件运行先后顺序，需要了解清楚。重点在于电路的接线，要合理安排电路版面，达到美观，简洁安全工作的要求。第四章 霍尔液位开关系统整体结构4.1设计基本要求1，会模拟电路和PCB 板的制作；2，要求在

34、粘性污水中开关动。4.2设计原则为了更有效的排污，必须有适用的液位计。液位计的选择原则：(1传感器必须能适应测量污水中的酸碱及小颗粒对其测量精度和寿命没有影响。（2）传感器测量精度高，易于安装，便于调整。（3）液位计现实直观并有模拟输出及报警的输出功能。4.3结构设计绘图如下图4-1：1 2:HAL248, 3:隔水密封塑料管，4：磁性浮球5：细尼龙绳6：防杂篓在立体的水中这样设计的优点：（1）中的大杂物进入竹篓中，从而保证了磁性浮球的动灵活（2）此方法操作简单，不复杂。(3整个外置电路无电，安全度高（4）设计花费低。 图4-1 外部立体结构设计图第五章 外部电路控制系统5.1基于AutoCA

35、D 的外部电路控制系统设计与实践系统的硬件设计是焊在面包板上的集成电路，该集成电路中运用到的元件包含：2片HAL248TO-90， 一个5V 2A 直流电源，2个10K 电阻，2个型号为9013的三极管，2个直流5V 继电器分别为J1，J2, 一个型号为E22交流接触器, 一个交流电动机（或者一个灯泡）5.2电路的工作原理 图5-1 电路设计图电路的工作原理：根据图5-1可知电路分成2部分，一是霍尔传感电路，二是工作电路。由上文可知HAL248属于双极性的霍尔开关传感装置。电路工作时，分为三种阶段。第一阶段：当磁性浮球处于上下HAL248中间时，2个HAL248都输出高电平，使得各自控制的J1

36、、J2都处于工作状态，它们触点都处于断开状态，水泵不工作。第二阶段：当液位上升使水中磁性浮球靠近上方的HAL248，使得磁场强度大于其工作点Bops ，HAL248输出低电平，使得J1继电器停止工作，J1恢复常闭状态，工作电路开始工作水泵或者灯泡开始运作（实验中采用的灯泡代替水泵）。第三阶段：水泵运行一段时间使得污水液位下降, 磁性浮球开始下降，此时由于L1下方继电器JJ 的自锁功能水泵仍是处于工作状态，排水使得磁性浮球下降靠近下方HAL248时，同上使得J2继电器停止工作，J2恢复到常闭状态，使得L1下方的继电器JJ 解除自锁，处于断开状态。此时，水泵不再运作。上述3个阶段为排污的整个过程。

37、当污水液位随着时间上升到达上方HAL248时，会继续循环上述排污的整个工作流程，这就是设计电路的整个工作原理及其流程。5.3实验结果及其分析 图5-2 磁铁靠近上方HAL248 图5-3 磁铁靠近上方HAL248实验验证初期，第一步，根据设计的电路图需要仔细的检查PCB 焊板，整体上检查是否元器件都安装在板上是否有遗漏。第二步，用万用表逐一检查各电路通电状况还有是否存在因焊接导致存在的短路等情况。上述2步骤做完后，从实验室借用滤波器的220V 的插头，将板上220V 引线插入其插头的N,L 里，并做好安全工作，不降高压端铜线裸露在外。上述工作全部做完，正式通电，一下是实验结果。根据图5-2和图

38、5-3可见当吸附有磁铁的镊子（用来模拟磁性浮球）靠近上方HAL248时，根据上文所述的工作原理工作电路中灯泡亮（用灯泡模拟水泵），实现排污。 图5-4 磁铁靠近下方HAL248根据图5-4看到当磁铁靠近下方HAL248时，灯泡不亮了，从而达到了排污的目的。实验分析：由上图可见实验中存在很多不足，设计之初没有考虑好用哪种电线连接合适，用的硬的电线，使得整个电路看起来比较杂乱不美观，而且还增加了整个系统的体积。实验中元件的连接方式欠佳，比如HAL248的3个引脚完全可以用软电线焊接起来，这样简易又方便。在设计之初，为了实验的最后成功，必须认真了解每个元器件的功能及其工作原理，比如本次试验的HAL248霍尔芯片还有5V-2A 直流电源等。在实验中必须注重每个细节，实验成功才有保证。结束语本设计